电化学基础

【例题1】有A、B、C、D、E五块金属片，进行如下实验：①A、B用导线相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，A极为负极；②C、D用导线相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，电流由D→导线→C；③A、C相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，C极产生大量气泡；④B、D相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，D极发生氧化反应；⑤用惰性电极电解含B离子和E离子的溶液，E先析出。据此，判断五种金属的活动性顺序是()

A．A>B>C>D>E B．A>C>D>B>E

C．C>A>B>D>E D．B>D>C>A>E

【答案】B

【解析】金属与稀H2SO4溶液组成原电池，活泼金属为负极，失去电子发生氧化反应，较不活泼的金属为正极，H＋在正极电极表面得到电子生成H2，电子方向由负极→正极，电流方向则由正极→负极。在题述原电池中，A-B原电池，A为负极；C-D原电池，C为负极；A-C原电池，A为负极；B-D原电池，D为负极；E先析出，E不如B活泼。综上可知，金属活动性：A>C>D>B>E。

【例题2】用铜片、银片、Cu（NO3）2溶液、AgNO3溶液、导线和盐桥（装有琼胶-KNO3的U 形管）构成一个原电池（如图）。下列有关该原电池的叙述中正确的是（）

①在外电路中，电子由铜电极流向银电极

②正极反应：Ag＋＋e－=Ag

③实验过程中取出盐桥，原电池仍继续工作

④将铜片浸入AgNO3溶液中发生的化学反应与该原电池反应相同

A．①②B．①②④C．②③D．①③④

【答案】B

【例题3】某同学组装了如图所示的电化学装置，电极Ⅰ为Al，其它均为Cu，则下列叙述正确的是

A．电流方向：电极Ⅳ→A→电极Ⅰ

B．电极Ⅰ发生还原反应

C．电极Ⅱ逐渐溶解

D．电极Ⅲ的电极反应：Cu2++2e-=Cu

【答案】A

【解析】

试题分析：电极Ⅰ为Al，其它均为Cu，Al易失电子作负极，所以Ⅰ是负极、Ⅳ是阴极，Ⅲ是阳极、Ⅱ是正极，A．电流从正极沿导线流向负极，即电极Ⅳ→A→电极Ⅰ，正确；B．电极Ⅰ上电极反应式为Al-3e-=Al3+，发生氧化反应，错误；C．电极Ⅱ是正极，正极上发生反应为Cu 2++2e-=Cu，所以电极Ⅱ质量逐渐增大，错误；D．电极Ⅲ为阳极，电极反应式为Cu-2e-═Cu 2+，错误；

【例题4】下列有关原电池的说法中不正确的是

A．由Al、Cu、稀H2SO4组成原电池，放电时SO42-向Al 电极移动

B．由Mg、Al、NaOH 溶液组成原电池，其负极反应式为：Al－3e－＋4OH－= AlO2-＋2H2O C．由Al、Cu、浓硝酸组成原电池作电源，用石墨电极来电解硝酸银溶液，当析出1 mol Ag 时，消耗铜电极32 g

3．电解质是NaCl溶液（中性电解质）

负极的电极反应式为：H2–2e- === 2H+

正极的电极反应式为：O2 + H2O + 4e- === 4OH-

说明：1.碱性溶液反应物、生成物中均无H+

2.酸性溶液反应物、生成物中均无OH-

3.中性溶液反应物中无H+和OH-

4.水溶液中不能出现O2-

B、甲醇燃料电池

甲醇燃料电池以铂为两极,用碱或酸作为电解质：

1．碱性电解质（KOH溶液为例）

总反应式：2CH4O + 3O2 +4KOH=== 2K2CO3 + 6H2O

正极的电极反应式为：3O2 + 12e- + 6H2O===12OH-

负极的电极反应式为：CH4O – 6e- + 8OH- === CO32-+ 6H2O

2．酸性电解质（H2SO4溶液为例）

总反应: 2CH4O + 3O2 === 2CO2 + 4H2O

正极的电极反应式为：3O2+12e-+12H+ === 6H2O

负极的电极反应式为：2CH4O – 12e-+2H2O === 12H++ 2CO2

说明：乙醇燃料电池与甲醇燃料电池原理基本相同

C、甲烷燃料电池

甲烷燃料电池以多孔镍板为两极,电解质溶液为KOH，生成的CO2还要与KOH反应生成K2CO3，所以总反应为：CH4 + 2KOH+ 2O2 === K2CO3 + 3H2O。

负极发生的反应：CH4– 8e- + 8OH- ==CO2 + 6H2O CO2 + 2OH- == CO32- + H2O，所以：

负极的电极反应式为：CH4 + 10 OH- + 8e- === CO32- + 7H2O

正极发生的反应有：O2 + 4e- === 2O2-和O2- + H2O === 2OH-所以：

正极的电极反应式为：O2 + 2H2O + 4e- === 4OH-

说明：掌握了甲烷燃料电池的电极反应式，就掌握了其它气态烃燃料电池的电极反应式

D、铝–空气–海水电池

我国首创以铝–空气–海水电池作为能源的新型海水标志灯，以海水为电解质，靠空气中的氧气使铝不断被氧化而产生电流。只要把灯放入海水中数分钟，就会发出耀眼的白光。

电源负极材料为：铝；电源正极材料为：石墨、铂网等能导电的惰性材料。

负极的电极反应式为：4Al－12e－===4Al3+；

正极的电极反应式为：3O2+6H2O+12e－===12OH－；

总反应式为：4Al+3O2+6H2O===4Al(OH)3

说明:铝板要及时更换,铂做成网状是为了增大与氧气的接触面积。

【例题6】一种新型燃料电池，它是用惰性金属作电极插入KOH溶液中，然后向两极上分别通入甲烷和氧气，发生的电极反应为：X极：CH4 + 10OH++8e-= CO32-+ 7 H2O Y极：2O2 + 4 H2O + 8e-= 8 OH-；关于此燃料电池的说法不正确的是（）

A．X极发生氧化反应，Y极发生还原反应

B．工作一段时间后，KOH的物质的量减少

C．该电池工作时通甲烷一极附近溶液的pH 升高

D．在标准状况下通入5.6 L O2完全反应，则有1 mol电子发生转移

【答案】C

【解析】

试题分析：根据电极反应式，X极失电子发生氧化反应，Y极得电子发生还原反应[，故A正确；根据总反应，CH4 +2O2 +2KOH=K2CO3+3H2O，工作一段时间后，KOH的物质的量减少，故B正确；该电池工作时通甲烷一极附近溶液的pH 降低，故C错误；在标准状况下通入5.6

L O2完全反应，转移电子5.6

4

22.4

=1 mol，故D正确。

【例题7】一种新型燃料电池，一极通入空气，另一极通入丁烷气体；电解质是掺杂氧化钇（Y2O3）的氧化锆（ZrO2）晶体，在熔融状态下能传导O2﹣．下列对该燃料电池说法不正确的是（）

A．在熔融电解质中，O2﹣移向负极

B．电池的总反应是：2C4H10+13O2=8CO2+10H2O

C．通入空气的一极是正极，电极反应为：O2+4e﹣=2O2﹣

D．通入丁烷的一极是正极，电极反应为：C4H10+26e﹣+13O2﹣=4CO2↑+5H2O

【答案】D

【例题8】液体燃料电池相比于气体燃料电池具有体积小等优点。一种以液态肼(N

2H

4

)为燃料的

电池装置如图所示。下列有关叙述正确的是( )